Действительно, при замыкании внешней цепи на сопротивле­ние нагрузки индуктированная в обмотке статора электродвижу­щая сила вызывает ток

где r — активное сопротивление обмоток статора; R — сопротив­ление нагрузки;

, где х — индуктивное сопротивление обмотки генератора.

, где Су и Су — постоянные величины.

Подставляя в уравнение тока значения Е и х, получим

При малойчастоте вращения ротора величина мала по сравнению с (r+R)2 и ею можно пренебречь, тогда

Как видно из формулы, ток при малой частоте вращения рас­тет пропорционально частоте вращения (начальная часть харак­теристики на рис. 17).

При возрастании частоты вращения возрастает значение и при большой частоте вращения можно пренебречь значением (r+R)2; тогда ток будет равен:

т.е. ток будет равен какой-то постоянной величине, не зависящей от частоты вращения, а определяемой параметрами обмоток ге­нератора и величиной магнитного потока холостого хода.

Рис. 17. Токоскоростные характеристики автомобильного генератора:

а—с ограничителем тока в схеме регулирования; б—с самоограничением максимального тока

В зависимости от способа ограничения максимального тока ге­нератора различают два вида токоскоростных характеристик, а именно: с ограничителем тока в схеме регулирования напряже­ния генератора или с самоограничением максимального тока ге­нератора. В первом случае, когда предельное значение тока ге­нератора при большой частоте вращения больше, чем допустимо по нагреву, выпрямленный ток ограничивается автоматически по­средством отдельного элемента — ограничителя тока, входящего в регулирующее устройство (рис. 17, а). Однако это ведет к ус­ложнению конструкции регулирующего устройства, что нежела­тельно по технико-экономическим и эксплуатационным соображе­ниям.

Для исключения из конструкции регулирующего устройства дополнительного элемента — ограничителя тока, число витков об­мотки статора увеличивают и подбирают таким образом, чтобы при увеличении частоты вращения ротора предельное значение тока не превышало допустимой по нагреву величины (рис. 17, б). Тогда ограничитель тока становится излишним, так как генератор приобретает свойство самоограничения отдаваемого им тока. Все современные автомобильные генераторы выполняются с самоог­раничением отдаваемого ими тока и имеют характеристику, соот­ветствующую рис. 17, б.

Кроме того, различают токоскоростные характеристики в так называемом «холодном» и «горячем» состоянии генератора, ко­торые экспериментально определяют следующим образом. Гене­ратор устанавливают на стенде, имеющем электрический двига­тель для привода во вращение ротора генератора, и приборы, сое­диненные по схеме, приведенной на рис. 15, а или 15, б. В случае снятия характеристики по схеме рис. 15, б (независимого возбуж­дения) сначала включают выключатель В1 и реостатом устанав­ливают напряжение возбуждения, равное номинальной величине (т. е. 14 или 28 В), После этого плавно приводят во вращение ротор генератора и тахометром определяют начальную частоту вращения в режиме холостого хода, при которой выпрямленное напряжение достигает величины 14 или 28 В. Затем включают ру­бильник В2 и снимают характеристику, увеличивая частоту вра­щения и подбирая на каждой частоте вращения такое положение реостата нагрузки Rn, чтобы выпрямленное напряжение было рав­но номинальному напряжению 14 или 28 В. Характеристика, снятая таким образом, соответствует «холодному» состоянию.

Для определения токоскоростной характеристики в «горячем» состоянии генератор в комплекте с регулирующим устройством должен предварительно проработать на стенде в режиме нагрузки расчетным током при частоте вращения 3000—3500 об/мин в течение 1, 5—2 ч, после чего снятие характеристик производится так же, как описано выше.

Под расчетным током /р, величина которого определяет раз­меры и массу генератора, подразумевают: в случае применения в схеме регулирования ограничителя тока (рис. 17, а) — макси­мальный ток генератора, ограничиваемый ограничителем тока; в генераторе с самоограничением—величину тока нагрузки /р, рав­ную 70—75% от максимальной величины тока самоограничения генератора (рис. 17, б). Частоту вращения ротора генератора, со­ответствующую расчетному току нагрузки, называют расчетной частотой вращения nр, а режим работы генератора при расчетном токе /р и расчетной частоте вращения Мр — расчетным режимом.

Параметры Iр и np, характеризующие расчетный режим гене­ратора с самоограничением тока, можно определить, проведя из начала координат касательную к токоскоростной характеристике (см. рис. 17, б). Тогда точка касания определяет расчетные вели­чины /р и nр.

Автомобильные генераторы рассчитаны таким образом, что узлы и детали генератора выдерживают тепловую нагрузку, со­ответствующую любому режиму его работы. Поэтому на табличке генератора обозначают наряду с номинальной величиной напря­жения (14 или 28 В) величину максимального тока нагрузки ге­нератора.

В случае применения ограничителя тока эта величина равна току, на который установлен ограничитель, а в случае генератора с самоограничением отдаваемого тока — максимальному току самоограничения.

Максимальная мощность генератора переменного тока опреде­ляется по соотношению

, где Udn — номинальное выпрямленное напряжение, равное по ГОСТ 3940—71, соответственно 14 или 28 В; IГmax — макси­мальный ток нагрузки генератора.

Генераторы с номинальным напряжением 14 и 28 В предназ­начены для работы соответственно в 12-вольтной и 24-вольтной системе электрооборудования автомобиля.

Для оценки использования материалов генератора применяется «коэффициент использования» (максимальный)

, где Gr - масса генератора, кг (без шкива).

Однако так как масса электрических машин зависит не от их мощности, а от момента (т. е. мощности, деленной на частоту вра­щения), то пользоваться этим коэффициентом можно только для сравнения технического уровня генераторов с одинаковой или близкой частотой вращения.

Поэтому для более объективной оценки технического уровня и совершенства расчета в смысле использования материалов ге­нератора применяется удельный коэффициент исполь­зования, учитывающий различную частоту вращения